莫让科学方法教学呈现在假象上

戴金平

（上海闵行区教育学院 上海 201199）

随着上海市二期课改的深入全面的推进，以学生发展为本的理念正逐渐为广大教育工作者所接受，教师的教育观念正在发生明显的变化．课堂上注意为学生提供多种学习经历、关注学生的学习过程．考试评价也力求多元，学业考试也尽力检测三维教学目标的达成度，考查过程与方法、思维能力、科学态度与精神．

爱因斯坦说：“教育就是忘记了在学校所学的一切之后剩下的东西”．学生在学校不仅要学习科学知识，还要学习科学方法，培育科学精神．在学科教育中，科学方法、科学知识与科学精神三者密切联系在一起的．科学知识是最基本的，是科学方法、科学精神的载体．科学方法是直接蕴含在科学知识之中，而科学思想与科学精神则应当从具体的科学知识与方法中提炼、升华．学生离开学校最易忘记的是“知识”，剩下的科学方法和科学精神使学生终身受益．目前，中学物理教师在课堂上非常重视“科学方法”①的教学，对中学物理常见的科学方法，如控制变量法、等效替代法、理想模型法等如数家珍．这些现象令人欣喜，体现了二期课改“以学生发展为本”的勃勃生机．但是，透过这些热闹景象，也发现了“科学方法教学”中令人担忧的一面，有些所谓“科学方法教学”是与科学相悖的．

本文以真实课堂教学为例，力图透过现象分析其中问题．期望有更多的教师和专家关注科学方法的教学，在深入研究中促进教师专业能力的提升，使学生得到全面发展．

1 “科学分类”走过场

在课堂上，当学生对所要研究的问题做出多种猜想，或有多种方法解决某个问题时，教师常常要求学生进行分类，以寻找与猜想有关的因素，或找出方法之间的区别与联系．比较与分类是科学思维的开始，分类可以帮助学生对客观事物或现象进行更深刻的实质性比较，找出事物或现象间的本质区别与联系，进而探讨事物之间的转化关系．但在“科学分类”实际教学中，有时教师会发出不和谐之音，课堂上出现不令人满意的场面．

如“内能”是初中物理最抽象的概念，它蕴含于微观，显现于宏观．在“改变物体内能的两种方式”教学过程，教师通常让学生想出多种改变物体内能的方法，然后进行归类，以便找出各种方法的本质区别与联系．一些教师是如何对待、处理学生的归类呢？下面是两个典型的真实课例．

案例Ⅰ

教师：能不能改变铁丝的内能？提供器材有铁丝，砂纸，火柴．

教师（强调）：可以利用身边一切可以利用的东西，4人一组做实验，方法越多越好．

小组实验——改变铁丝的内能．

小组反馈，教师将小组所介绍的方法板书：

（1）用力磨擦砂纸

（2）火焰加热

（3）用力弯折

（4）用手捂

（5）用手摩擦

（6）日光照射

教师：改变铁丝内能的方法一共有六种，可以分为几类？

生甲：三类．（1）、（3）、（5）都用了力．

教师：哦．（1）、（5）磨擦用了力，通过一段距离，物理上叫做“做了功”．为什么（3）也是？

教师请提出方法（3）的小组进行演示，并分析讲解：弯折铁丝时，也对它做了功．

生甲：（2）、（4）都有热的物体作用．

教师（打断）：就是这两类．能找出第三类吗？回去思考．如果可以，就要改教材了！

案例Ⅱ

教师：你能改变铁丝的内能吗？提供器材有铁丝，砂纸，打火机．

教师：可以不限于提供的器材，想尽可能多的方法．

小组实验或讨论——改变铁丝的内能．

小组反馈，教师将小组所介绍的方法板书：

（1）摩擦砂纸

（2）打火机加热

（3）用力弯折

（4）放入炉中熔化

（5）一直捂在手里

（6）放入沸水中

（7）阳光曝晒

（8）对它呼气

（9）放入烤箱里

教师：你们能不能分类？

生甲：改变温度的，用沸水加热，用手捂……还有改变状态的，放入炉里熔化……

教师（打断）：这种分类方法好吗？乙同学，你说．

生乙：热传递，用手捂 …… 做功，用砂纸摩擦……

分类是以物理现象和物理过程本身所固有的区别和联系作为客观基础，由于客观事物有多方面的属性，各事物之间有多方面的联系，因而人们可以根据不同的实际需要，依据不同的分类标准，对物理事件进行各种分类，从而得到不同形式的结论．课堂上教师并没有提出分类的标准，学生根据自己的理解确定分类标准，并没有错．从学生的分类中可以看出学生具有的知识结构，发现学生知识结构的薄弱之处．通过师生讨论，将改变物体内能的方法归为“做功”和“热传递”两类，其标准是：能量在物质之间发生传递时，能量的形式是否发生变化．科学分类可以帮助学生完善、优化知识结构，更深刻地理解改变内能两种方式的内涵．

一些教师由于自身对科学分类理解不透，受“现有结论”所束缚，眼中只有教材中的“标准答案”．一旦学生的分类与教材不同，都被视为另类，或置之不理，或加以压制．如果某位同学的分类恰好与教材一致，合乎老师的心意，立即给予肯定；不给其他学生思考的时间与空间，也不追问他们分类的标准（或依据）是什么，长期如此必将束缚学生的思维．在一些课堂上，面对教师的“启发”，学生应对“猜想、分类”时，或翻书找答案，或无动于衷，也属于正常之举了，从而导致“科学分类教学”走过场．

2 “控制变量”虚控制

在听课过程中，笔者发现中学物理教师似乎对“控制变量法”特别钟爱，学生对其也特别熟悉．在探究实验前，教师通常会问：用什么方法进行探究实验？不同学校、不同班级的学生几乎都是异口同声回答“控制变量法”．

为什么要用控制变量法？物理学中对于多因素（多变量）的问题，常常采用控制因素（变量）的方法，把多因素的问题变成多个单因素的问题．每一次只改变其中的某一个因素，而控制其余因素不变，从而研究被改变的这个因素对事物影响，分别加以研究，最后再综合解决，这种方法叫控制变量法．它是科学探究中的重要方法，广泛地运用在各种科学探索和科学实验研究中．控制变量法是初中物理常用的探索问题和分析解决问题的科学方法之一．但在“控制变量”实际教学中，有些教师对因素（变量）的控制是以自己已有的认识为准绳，不顾及学生的认知基础，也不遵循科学探究的原理，课堂上常出现因素（变量）随意控制的情况．

案例Ⅲ

学生活动：

（1）男、女生用钢管拔河，结果女生赢了．

（2）将气球放在玻璃杯中，吹气后将杯拎起．

（3）把手掌贴在桌面，使手掌沿桌面滑动，体验手掌的感觉．

（4）用手拉动小木块在桌面上滑行，将力撤掉，观察小木块的运动．

问题讨论：

（1）在超市买了一瓶辣椒酱，可怎么也打不开盖子，你能帮助我吗？

（2）星期天老师想要去参加攀岩比赛，你认为我该怎样做才不易滑下来而尽快到达终点？

教师从学生反馈回答中提炼出关键词：握紧，挤压，压桌面，裹毛巾，带手套，接触面的面积等．

教师：有多种方法增大摩擦，这些方法如何分类？

教师（引导）：（用力）握紧，挤压，压桌面归为“压力”；裹毛巾，带手套归为“接触面的粗糙程度”；接触面的面积另成一类．

教师：影响摩擦力的因素有三个：压力，接触面的粗糙程度，接触面面积．由于时间关系我们研究前两个，第三个因素由同学讨论．

教师：我们猜想滑动摩擦力的大小与多个因素有关，在探究时应采取什么方法处理？生（集体）：“控制变量法．”教师：怎样研究呢？

PPT呈现探究影响滑动摩擦力大小的因素，如表1．

表1 影响滑动摩擦力大小因素

教师：先别做实验，讨论方法．

学生讨论反馈：

（1）研究A 在毛巾上……水平拉木块（教师补充匀速）．

（2）研究B 在木块上加砝码 …… 水平拉木块．

……

教师：如何研究滑动摩擦力与接触面面积的关系？

教师：要研究它就要保证压力、接触面的粗糙程度不变．请问木块有几个面？

生：6个．

教师：大家可以课后去做……

PPT交流小结

实验表明，滑动摩擦力的大小与压力大小、接触面的粗糙程度有关，与接触面的面积大小无关．

控制变量法控制什么？当研究的问题与多个因素有关时，虽然在多个因素中可能有某几个因素与研究的问题无关，在没有排除之前，要研究与某一因素的关系时，其他的因素都应该“被控制”．在上面的课例中，师生已经讨论出影响滑动摩擦力的大小可能与三个因素有关，为什么在“探究影响滑动摩擦力与压力大小的关系”时，只控制接触面的粗糙程度，而不控制接触面面积的大小？而研究摩擦力与接触面面积的关系时，却又要将压力、接触面的粗糙程度都加以控制呢？显然教师没有站在学生的角度上去思考，也没有立足于“控制变量法”去思考、处理，而是站在“终点”指导学生，片面简化过程．使“控制变量”虚实难辨，令学生处在云里雾里．

3 结语

光讲知识不讲方法肯定不是一堂好课．科学方法教育是综合的，其中科学方法是主体．一些学生不明白科学方法的真谛是因为教师自己还不明白．教师对科学方法教学的随意性，有些看似开放、热闹的“科学方法”教学，而有悖于科学，不仅不能培养学生的科学思维能力，反而挫伤了学生的积极性，也不利于科学态度与科学精神的培育．这对于科学方法教学是很不利的，更与二期课改的理念相左．

因此，教师要加强学习领会科学方法的真谛．要学会和学生一起从“起点看终点”，亲身体验“科学探究”的过程”，不能让“科学方法”教学停留在表面上，呈现在假象上．

1 张宪魁，李晓林，阴瑞华．物理学方法论．杭州：浙江教育出版社，2007